Что требует это приложение
Система машинного зрения построена на разнице между светом, которым вы управляете, и светом, которым вы не управляете. Освещение известно — светодиодная полоса, кольцевой свет, лазерная линия или структурированный узор на определенной длине волны — а все остальное — шум. Задача фильтра — пропускать первое и отклонять второе, причем делать это нужно по всему полю зрения, а не только по оптической оси.
Отсюда следуют три требования. Во-первых, полоса пропускания должна совпадать с длиной волны источника с достаточным запасом, чтобы разброс добычи и тепловой сдвиг не смещали пик за ее пределы. Во-вторых, блокировка должна быть достаточно глубокой во всем остальном диапазоне чувствительности детектора, поскольку в цехах присутствует дневной свет, флуоресцентное мерцание и инфракрасное излучение от горячих частей. В-третьих, фильтр должен воспринимать конус углов, который обеспечивает объектив, без смещения полосы пропускания — и в этом последнем пункте многие стандартные фильтры тихо выходят из строя.
Характеристики, которые мы рекомендуем
| Компонент | Типичная спецификация | Почему |
|---|---|---|
| Полосовой фильтр | FWHM 10–40 нм с центром в освещении, блокируется до OD4 по всему диапазону детектора. | Изолирует источник, не отсекая его, поскольку свет меняется в зависимости от температуры. |
| Фильтр с твердым покрытием | Плотная диэлектрическая стопка вместо окрашенного стекла | Стабильная центральная длина волны и отсутствие обесцвечивания при постоянном освещении |
| Защитное окно | Боросиликатный или плавленый кварц с широкополосным AR, 60–40 царапин. | Защищает объектив, добавляя незначительное отражение на траекторию изображения. |
| Защитное стекло объектива | Тонкое стекло с просветляющим покрытием, параллельность менее 10 угловых секунд | Предотвращает появление фантомных изображений на двух поверхностях крышки. |
Виды отказов, против которых мы проектируем
Наиболее распространенной проблемой поля в системах технического зрения является спектральный сдвиг с изменением угла: фильтр, заданный при нормальном падении, помещается в сходящийся луч, и эффективная полоса пропускания перемещается в сторону синего цвета. Если источником является узкополосный светодиод, несоответствие незаметно снижает соотношение сигнал/шум, на котором была спроектирована система. Мы проектируем стек в реальном угловом диапазоне, а не под одним номинальным углом, поэтому мы запрашиваем апертуру объектива и рабочее расстояние, а не только длину волны.
Второе — призраки. Каждая из двух параллельных поверхностей отражает небольшую часть сигнала, и возникающее двойное изображение часто ошибочно принимают за проблему с фокусировкой. Указание параллельности и AR-покрытия на обеих гранях убирает ее.
Часто задаваемые вопросы
Что следует использовать: окрашенное стекло или фильтр с твердым покрытием?
С твердым покрытием, почти в каждом корпусе машинного зрения. Крашеное стекло дешевле, но имеет более широкие, менее устойчивые края и может выцветать под постоянным освещением высокой интенсивности.
Насколько плотной должна быть полоса пропускания?
Достаточно плотный, чтобы отклонять окружающий свет, но достаточно широкий, чтобы выдерживать сдвиг длины волны источника в зависимости от температуры. Для большинства светодиодных систем практическим компромиссом является 20–40 нм; Применение лазерных линий может быть гораздо более узким.